ഫ്ലെക്സിബിൾ ട്രീ ട്രാവേഴ്സൽ സാധ്യമാക്കാം: ജനറിക് വിസിറ്റർ പാറ്റേണിനെക്കുറിച്ച് ഒരു ആഴത്തിലുള്ള പഠനം

സോഫ്റ്റ്‌വെയർ എഞ്ചിനീയറിംഗിൻ്റെ ലോകത്ത്, ശ്രേണീകൃതവും ട്രീ പോലുള്ളതുമായ ഘടനകളിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്ന ഡാറ്റ നമുക്ക് പലപ്പോഴും കാണാൻ കഴിയും. കംപൈലറുകൾ നമ്മുടെ കോഡ് മനസ്സിലാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന അബ്സ്ട്രാക്റ്റ് സിന്റാക്സ് ട്രീകൾ (ASTs) മുതൽ വെബിനെ ശക്തിപ്പെടുത്തുന്ന ഡോക്യുമെൻ്റ് ഒബ്ജക്റ്റ് മോഡൽ (DOM), ലളിതമായ ഫയൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ വരെ, ട്രീകൾ എല്ലായിടത്തും ഉണ്ട്. ഈ ഘടനകളുമായി പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, ഓരോ നോഡും സന്ദർശിച്ച് ചില പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്തുക എന്നത് ഒരു അടിസ്ഥാനപരമായ കാര്യമാണ്, ഇതിനെ ട്രാവേഴ്സൽ എന്ന് പറയുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഇത് വൃത്തിയുള്ളതും, പരിപാലിക്കാൻ എളുപ്പമുള്ളതും, വികസിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്നതുമായ രീതിയിൽ ചെയ്യുക എന്നതാണ് വെല്ലുവിളി.

പരമ്പരാഗത സമീപനങ്ങൾ പലപ്പോഴും പ്രവർത്തനപരമായ ലോജിക് നേരിട്ട് നോഡ് ക്ലാസുകളിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുന്നു. ഇത് സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ഡിസൈനിൻ്റെ പ്രധാന തത്വങ്ങളെ ലംഘിക്കുന്ന, ഒറ്റപ്പെട്ടതും പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചതുമായ കോഡിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഒരു പ്രെറ്റി-പ്രിൻ്റർ അല്ലെങ്കിൽ ഒരു വാലിഡേറ്റർ പോലുള്ള ഒരു പുതിയ പ്രവർത്തനം ചേർക്കുന്നത്, എല്ലാ നോഡ് ക്ലാസുകളിലും മാറ്റങ്ങൾ വരുത്താൻ നിങ്ങളെ നിർബന്ധിക്കുന്നു. ഇത് സിസ്റ്റത്തെ ദുർബലവും പരിപാലിക്കാൻ പ്രയാസമുള്ളതുമാക്കുന്നു.

ക്ലാസിക് വിസിറ്റർ ഡിസൈൻ പാറ്റേൺ, അൽഗോരിതങ്ങളെ അവ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒബ്ജക്റ്റുകളിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചുകൊണ്ട് ശക്തമായ ഒരു പരിഹാരം നൽകുന്നു. എന്നാൽ ക്ലാസിക് പാറ്റേണിന് പോലും അതിൻ്റേതായ പരിമിതികളുണ്ട്, പ്രത്യേകിച്ചും വികസിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ. ഇവിടെയാണ് ജനറിക് വിസിറ്റർ പാറ്റേൺ, പ്രത്യേകിച്ച് ട്രീ ട്രാവേഴ്സലിൽ പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, അതിൻ്റേതായ പ്രാധാന്യം നേടുന്നത്. ജനറിക്സ്, ടെംപ്ലേറ്റുകൾ, വേരിയൻ്റുകൾ പോലുള്ള ആധുനിക പ്രോഗ്രാമിംഗ് ഭാഷാ സവിശേഷതകൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്തി, ഏത് ട്രീ ഘടനയെയും പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നതിനായി വളരെ ഫ്ലെക്സിബിളും പുനരുപയോഗിക്കാവുന്നതും ശക്തവുമായ ഒരു സിസ്റ്റം നമുക്ക് നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും.

ഈ ആഴത്തിലുള്ള പഠനം, ക്ലാസിക് വിസിറ്റർ പാറ്റേണിൽ നിന്ന് ആധുനികവും ജനറിക്കുമായ ഒരു നിർവഹണത്തിലേക്കുള്ള യാത്രയിൽ നിങ്ങളെ നയിക്കും. നമ്മൾ ഇനിപ്പറയുന്നവ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും:

• ക്ലാസിക് വിസിറ്റർ പാറ്റേണിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു ഓർമ്മപ്പെടുത്തലും അതിൻ്റെ വെല്ലുവിളികളും.
• ഓപ്പറേഷനുകളെ കൂടുതൽ വേർതിരിക്കുന്ന ഒരു ജനറിക് സമീപനത്തിലേക്കുള്ള പരിണാമം.
• ഒരു ജനറിക് ട്രീ ട്രാവേഴ്സൽ വിസിറ്ററിൻ്റെ വിശദമായ, ഘട്ടം ഘട്ടമായുള്ള നിർവഹണം.
• ട്രാവേഴ്സൽ ലോജിക്കിനെ ഓപ്പറേഷണൽ ലോജിക്കിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കുന്നതിൻ്റെ വലിയ പ്രയോജനങ്ങൾ.
• ഈ പാറ്റേൺ വലിയ മൂല്യം നൽകുന്ന യഥാർത്ഥ ലോകത്തിലെ പ്രയോഗങ്ങൾ.

നിങ്ങളൊരു കംപൈലർ, ഒരു സ്റ്റാറ്റിക് അനാലിസിസ് ടൂൾ, ഒരു യുഐ ഫ്രെയിംവർക്ക്, അല്ലെങ്കിൽ സങ്കീർണ്ണമായ ഡാറ്റാ ഘടനകളെ ആശ്രയിക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും സിസ്റ്റം നിർമ്മിക്കുകയാണെങ്കിലും, ഈ പാറ്റേൺ മാസ്റ്റർ ചെയ്യുന്നത് നിങ്ങളുടെ ആർക്കിടെക്ചറൽ ചിന്തയെയും കോഡിൻ്റെ ഗുണനിലവാരത്തെയും ഉയർത്തും.

ക്ലാസിക് വിസിറ്റർ പാറ്റേൺ വീണ്ടും പരിശോധിക്കാം

ജനറിക് പരിണാമത്തെ അഭിനന്ദിക്കുന്നതിന് മുമ്പ്, അതിൻ്റെ അടിസ്ഥാനത്തെക്കുറിച്ച് നമുക്ക് വ്യക്തമായ ധാരണയുണ്ടായിരിക്കണം. വിസിറ്റർ പാറ്റേൺ, "ഗ്യാങ് ഓഫ് ഫോർ" അവരുടെ പ്രശസ്തമായ ഡിസൈൻ പാറ്റേൺസ്: എലമെൻ്റ്സ് ഓഫ് റീയൂസബിൾ ഒബ്ജക്റ്റ്-ഓറിയൻ്റഡ് സോഫ്റ്റ്‌വെയർ എന്ന പുസ്തകത്തിൽ വിവരിച്ചതുപോലെ, നിലവിലുള്ള ഒബ്ജക്റ്റ് ഘടനകളിൽ മാറ്റം വരുത്താതെ പുതിയ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ചേർക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന ഒരു ബിഹേവിയറൽ പാറ്റേൺ ആണ്.

അത് പരിഹരിക്കുന്ന പ്രശ്നം

NumberNode (ഒരു ലിറ്ററൽ വാല്യു), AdditionNode (രണ്ട് സബ്-എക്സ്പ്രഷനുകളുടെ സങ്കലനത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു) പോലുള്ള വ്യത്യസ്ത നോഡ് തരങ്ങൾ അടങ്ങിയ ഒരു ലളിതമായ ഗണിത എക്സ്പ്രഷൻ ട്രീ നിങ്ങൾക്കുണ്ടെന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക. ഈ ട്രീയിൽ നിങ്ങൾക്ക് നിരവധി വ്യത്യസ്ത പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്താൻ താൽപ്പര്യമുണ്ടാകാം:

• ഇവാലുവേഷൻ: എക്സ്പ്രഷൻ്റെ അന്തിമ സംഖ്യാ ഫലം കണക്കാക്കുക.
• പ്രെറ്റി പ്രിൻ്റിംഗ്: "(5 + 3)" പോലെ മനുഷ്യർക്ക് വായിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു സ്ട്രിംഗ് രൂപം ഉണ്ടാക്കുക.
• ടൈപ്പ് ചെക്കിംഗ്: ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ടൈപ്പുകൾക്ക് പ്രവർത്തനങ്ങൾ സാധുവാണോ എന്ന് പരിശോധിക്കുക.

ലളിതമായ ഒരു മാർഗ്ഗം, `evaluate()`, `print()`, `typeCheck()` തുടങ്ങിയ മെത്തേഡുകൾ അടിസ്ഥാന `Node` ക്ലാസിലേക്ക് ചേർക്കുകയും ഓരോ കോൺക്രീറ്റ് നോഡ് ക്ലാസിലും അവയെ ഓവർറൈഡ് ചെയ്യുകയുമാണ്. ഇത് ബന്ധമില്ലാത്ത ലോജിക് ഉപയോഗിച്ച് നോഡ് ക്ലാസുകളെ വലുതാക്കുന്നു. ഓരോ തവണയും നിങ്ങൾ ഒരു പുതിയ പ്രവർത്തനം കണ്ടുപിടിക്കുമ്പോൾ, ശ്രേണിയിലെ ഓരോ നോഡ് ക്ലാസിലും നിങ്ങൾ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഇത് ഓപ്പൺ/ക്ലോസ്ഡ് പ്രിൻസിപ്പിളിനെ ലംഘിക്കുന്നു, അതായത് സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ഘടകങ്ങൾ വിപുലീകരണത്തിനായി തുറന്നതും എന്നാൽ പരിഷ്ക്കരണത്തിനായി അടച്ചതുമായിരിക്കണം.

ക്ലാസിക് പരിഹാരം: ഡബിൾ ഡിസ്പാച്ച്

വിസിറ്റർ പാറ്റേൺ ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നത് രണ്ട് പുതിയ ശ്രേണികൾ അവതരിപ്പിച്ചുകൊണ്ടാണ്: ഒരു വിസിറ്റർ ശ്രേണിയും ഒരു എലമെൻ്റ് ശ്രേണിയും (നമ്മുടെ നോഡുകൾ). ഇതിലെ മാന്ത്രികത ഡബിൾ ഡിസ്പാച്ച് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു സാങ്കേതികതയിലാണ്.

പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ ഇവയാണ്:

• എലമെൻ്റ് ഇൻ്റർഫേസ് (ഉദാ: `Node`): ഒരു `accept(Visitor v)` മെത്തേഡ് നിർവചിക്കുന്നു.
• കോൺക്രീറ്റ് എലമെൻ്റ്സ് (ഉദാ: `NumberNode`, `AdditionNode`): `accept` മെത്തേഡ് നടപ്പിലാക്കുന്നു. നിർവഹണം ലളിതമാണ്: `visitor.visit(this);`.
• വിസിറ്റർ ഇൻ്റർഫേസ്: ഓരോ കോൺക്രീറ്റ് എലമെൻ്റ് ടൈപ്പിനും ഓവർലോഡ് ചെയ്ത ഒരു `visit` മെത്തേഡ് പ്രഖ്യാപിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, `visit(NumberNode n)`, `visit(AdditionNode n)`.
• കോൺക്രീറ്റ് വിസിറ്റർ (ഉദാ: `EvaluationVisitor`, `PrintVisitor`): ഒരു പ്രത്യേക പ്രവർത്തനം നടത്തുന്നതിന് `visit` മെത്തേഡുകൾ നടപ്പിലാക്കുന്നു.

ഇത് എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് നോക്കാം: നിങ്ങൾ `node.accept(myVisitor)` എന്ന് വിളിക്കുന്നു. `accept`-നുള്ളിൽ, നോഡ് `myVisitor.visit(this)` എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഈ ഘട്ടത്തിൽ, കംപൈലറിന് `this`-ൻ്റെ കോൺക്രീറ്റ് ടൈപ്പും (ഉദാ: `AdditionNode`) `myVisitor`-ൻ്റെ കോൺക്രീറ്റ് ടൈപ്പും (ഉദാ: `EvaluationVisitor`) അറിയാം. അതിനാൽ അതിന് ശരിയായ `visit` മെത്തേഡിലേക്ക് ഡിസ്പാച്ച് ചെയ്യാൻ കഴിയും: `EvaluationVisitor::visit(AdditionNode*)`. ഈ രണ്ട്-ഘട്ട കോൾ ഒരു വെർച്വൽ ഫംഗ്ഷൻ കോളിന് കഴിയാത്തത് നേടുന്നു: രണ്ട് വ്യത്യസ്ത ഒബ്ജക്റ്റുകളുടെ റൺടൈം ടൈപ്പുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ശരിയായ മെത്തേഡ് കണ്ടെത്തുന്നു.

ക്ലാസിക് പാറ്റേണിൻ്റെ പരിമിതികൾ

മനോഹരമാണെങ്കിലും, ക്ലാസിക് വിസിറ്റർ പാറ്റേണിന് ഒരു പ്രധാന പോരായ്മയുണ്ട്, അത് വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന സിസ്റ്റങ്ങളിലെ അതിൻ്റെ ഉപയോഗത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു: എലമെൻ്റ് ശ്രേണിയിലെ കാഠിന്യം.

`Visitor` ഇൻ്റർഫേസിൽ ഓരോ `ConcreteElement` ടൈപ്പിനും ഒരു `visit` മെത്തേഡ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. നിങ്ങൾക്ക് ഒരു പുതിയ നോഡ് ടൈപ്പ്—ഉദാഹരണത്തിന് `MultiplicationNode`—ചേർക്കണമെങ്കിൽ, നിങ്ങൾ അടിസ്ഥാന `Visitor` ഇൻ്റർഫേസിലേക്ക് ഒരു പുതിയ `visit(MultiplicationNode n)` മെത്തേഡ് ചേർക്കണം. ഇത് നിങ്ങളുടെ സിസ്റ്റത്തിലുള്ള എല്ലാ കോൺക്രീറ്റ് വിസിറ്റർ ക്ലാസുകളെയും ഈ പുതിയ മെത്തേഡ് നടപ്പിലാക്കാൻ നിർബന്ധിതരാക്കുന്നു. പുതിയ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ചേർക്കുന്നതിന് നമ്മൾ പരിഹരിച്ച അതേ പ്രശ്നം, പുതിയ എലമെൻ്റ് ടൈപ്പുകൾ ചേർക്കുമ്പോൾ വീണ്ടും പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. സിസ്റ്റം ഓപ്പറേഷൻ ഭാഗത്ത് മാറ്റങ്ങൾക്ക് അടഞ്ഞതും എന്നാൽ എലമെൻ്റ് ഭാഗത്ത് പൂർണ്ണമായും തുറന്നതുമാണ്.

എലമെൻ്റ് ശ്രേണിയും വിസിറ്റർ ശ്രേണിയും തമ്മിലുള്ള ഈ ചാക്രികമായ ആശ്രിതത്വം, കൂടുതൽ ഫ്ലെക്സിബിളും ജനറിക്കുമായ ഒരു പരിഹാരം തേടുന്നതിനുള്ള പ്രധാന പ്രേരണയാണ്.

ജനറിക് പരിണാമം: കൂടുതൽ ഫ്ലെക്സിബിൾ ആയ ഒരു സമീപനം

ക്ലാസിക് പാറ്റേണിൻ്റെ പ്രധാന പരിമിതി വിസിറ്റർ ഇൻ്റർഫേസും കോൺക്രീറ്റ് എലമെൻ്റ് ടൈപ്പുകളും തമ്മിലുള്ള സ്റ്റാറ്റിക്, കംപൈൽ-ടൈം ബന്ധമാണ്. ജനറിക് സമീപനം ഈ ബന്ധം തകർക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്നു. ഓവർലോഡ് ചെയ്ത മെത്തേഡുകളുടെ ഒരു കർക്കശമായ ഇൻ്റർഫേസിൽ നിന്ന് ശരിയായ ഹാൻഡ്‌ലിംഗ് ലോജിക്കിലേക്ക് ഡിസ്പാച്ച് ചെയ്യുന്നതിൻ്റെ ഉത്തരവാദിത്തം മാറ്റുക എന്നതാണ് ഇതിലെ പ്രധാന ആശയം.

ആധുനിക സി++, അതിൻ്റെ ശക്തമായ ടെംപ്ലേറ്റ് മെറ്റാപ്രോഗ്രാമിംഗും `std::variant` പോലുള്ള സ്റ്റാൻഡേർഡ് ലൈബ്രറി ഫീച്ചറുകളും ഉപയോഗിച്ച് ഇത് നടപ്പിലാക്കുന്നതിന് വളരെ വൃത്തിയുള്ളതും കാര്യക്ഷമവുമായ ഒരു മാർഗ്ഗം നൽകുന്നു. സമാനമായ ഒരു സമീപനം സി# അല്ലെങ്കിൽ ജാവ പോലുള്ള ഭാഷകളിൽ റിഫ്ലക്ഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ജനറിക് ഇൻ്റർഫേസുകൾ ഉപയോഗിച്ച് നേടാനാകും, എന്നിരുന്നാലും പ്രകടനത്തിൽ ചില വിട്ടുവീഴ്ചകൾ ഉണ്ടാകാം.

നമ്മുടെ ലക്ഷ്യം താഴെ പറയുന്ന കാര്യങ്ങൾ സാധ്യമാക്കുന്ന ഒരു സിസ്റ്റം നിർമ്മിക്കുക എന്നതാണ്:

1. പുതിയ നോഡ് ടൈപ്പുകൾ ചേർക്കുന്നത് ഒരു പ്രത്യേക സ്ഥലത്ത് ഒതുങ്ങുന്നു, ഇത് നിലവിലുള്ള എല്ലാ വിസിറ്റർ നിർവഹണങ്ങളിലും മാറ്റങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പരയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നില്ല.
2. പുതിയ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ചേർക്കുന്നത് ലളിതമായി തുടരുന്നു, ഇത് വിസിറ്റർ പാറ്റേണിൻ്റെ യഥാർത്ഥ ലക്ഷ്യവുമായി യോജിക്കുന്നു.
3. ട്രാവേഴ്സൽ ലോജിക് (ഉദാ: പ്രീ-ഓർഡർ, പോസ്റ്റ്-ഓർഡർ) ജനറിക് ആയി നിർവചിക്കാനും ഏത് പ്രവർത്തനത്തിനും പുനരുപയോഗിക്കാനും കഴിയും.

ഈ മൂന്നാമത്തെ പോയിൻ്റാണ് നമ്മുടെ "ട്രീ ട്രാവേഴ്സൽ ടൈപ്പ് ഇംപ്ലിമെൻ്റേഷൻ്റെ" കാതൽ. നമ്മൾ ഓപ്പറേഷനെ ഡാറ്റാ സ്ട്രക്ച്ചറിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കുക മാത്രമല്ല, ട്രാവേഴ്സ് ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തിയെ പ്രവർത്തിക്കുന്ന പ്രവൃത്തിയിൽ നിന്നും വേർതിരിക്കും.

സി++ ൽ ട്രീ ട്രാവേഴ്സലിനായി ജനറിക് വിസിറ്റർ നടപ്പിലാക്കുന്നു

നമ്മുടെ ജനറിക് വിസിറ്റർ ഫ്രെയിംവർക്ക് നിർമ്മിക്കാൻ നമ്മൾ ആധുനിക സി++ (സി++17 അല്ലെങ്കിൽ അതിനുശേഷമുള്ളവ) ഉപയോഗിക്കും. `std::variant`, `std::unique_ptr`, ടെംപ്ലേറ്റുകൾ എന്നിവയുടെ സംയോജനം നമുക്ക് ടൈപ്പ്-സേഫ്, കാര്യക്ഷമവും, വളരെ എക്സ്പ്രസ്സീവുമായ ഒരു പരിഹാരം നൽകുന്നു.

ഘട്ടം 1: ട്രീ നോഡ് ഘടന നിർവചിക്കുന്നു

ആദ്യം, നമ്മുടെ നോഡ് ടൈപ്പുകൾ നിർവചിക്കാം. വെർച്വൽ `accept` മെത്തേഡുള്ള ഒരു പരമ്പരാഗത ഇൻഹെറിറ്റൻസ് ശ്രേണിക്ക് പകരം, നമ്മുടെ നോഡുകളെ ലളിതമായ സ്ട്രക്റ്റുകളായി നിർവചിക്കും. തുടർന്ന് നമ്മുടെ ഏതെങ്കിലും നോഡ് ടൈപ്പുകൾ ഉൾക്കൊള്ളാൻ കഴിയുന്ന ഒരു സം ടൈപ്പ് സൃഷ്ടിക്കാൻ `std::variant` ഉപയോഗിക്കും.

ഒരു റിക്കേഴ്സീവ് ഘടന (നോഡുകൾ മറ്റ് നോഡുകളെ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു ട്രീ) അനുവദിക്കുന്നതിന്, നമുക്ക് ഒരു ഇൻഡയറക്ഷൻ ലെയർ ആവശ്യമാണ്. ഒരു `Node` സ്ട്രക്റ്റ് വേരിയൻ്റിനെ പൊതിയുകയും അതിൻ്റെ ചിൽഡ്രനായി `std::unique_ptr` ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യും.

ഫയൽ: `Nodes.h`

#include <memory> #include <variant> #include <vector> // പ്രധാന Node റാപ്പർ മുൻകൂട്ടി പ്രഖ്യാപിക്കുക struct Node; // കോൺക്രീറ്റ് നോഡ് ടൈപ്പുകൾ ലളിതമായ ഡാറ്റാ അഗ്രഗേറ്റുകളായി നിർവചിക്കുക struct NumberNode {     double value; }; struct BinaryOpNode {     enum class Operator { Add, Subtract, Multiply, Divide };     Operator op;     std::unique_ptr<Node> left;     std::unique_ptr<Node> right; }; struct UnaryOpNode {     enum class Operator { Negate };     Operator op;     std::unique_ptr<Node> operand; }; // സാധ്യമായ എല്ലാ നോഡ് ടൈപ്പുകളുടെയും ഒരു സം ടൈപ്പ് ഉണ്ടാക്കാൻ std::variant ഉപയോഗിക്കുക using NodeVariant = std::variant<NumberNode, BinaryOpNode, UnaryOpNode>; // വേരിയൻ്റിനെ പൊതിയുന്ന പ്രധാന Node സ്ട്രക്റ്റ് struct Node {     NodeVariant var; };

ഈ ഘടന ഇതിനകം തന്നെ ഒരു വലിയ മെച്ചപ്പെടുത്തലാണ്. നോഡ് ടൈപ്പുകൾ പ്ലെയിൻ ഓൾഡ് ഡാറ്റാ സ്ട്രക്റ്റുകളാണ്. അവയ്ക്ക് വിസിറ്റർമാരെക്കുറിച്ചോ ഏതെങ്കിലും പ്രവർത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ചോ അറിവില്ല. ഒരു `FunctionCallNode` ചേർക്കാൻ, നിങ്ങൾ സ്ട്രക്റ്റ് നിർവചിച്ച് `NodeVariant` അലിയാസിലേക്ക് ചേർത്താൽ മതി. ഇത് ഡാറ്റാ ഘടനയിൽ തന്നെ ഒരു മാറ്റം വരുത്തുന്ന ഒരൊറ്റ സ്ഥലമാണ്.

ഘട്ടം 2: `std::visit` ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ജനറിക് വിസിറ്റർ സൃഷ്ടിക്കുന്നു

`std::visit` യൂട്ടിലിറ്റിയാണ് ഈ പാറ്റേണിൻ്റെ അടിസ്ഥാനം. ഇത് ഒരു വിളിക്കാവുന്ന ഒബ്ജക്റ്റും (ഫംഗ്ഷൻ, ലാംഡ, അല്ലെങ്കിൽ `operator()` ഉള്ള ഒരു ഒബ്ജക്റ്റ്) ഒരു `std::variant`-ഉം എടുക്കുകയും, വേരിയൻ്റിൽ നിലവിൽ സജീവമായ ടൈപ്പിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി വിളിക്കാവുന്നതിൻ്റെ ശരിയായ ഓവർലോഡിനെ വിളിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതാണ് നമ്മുടെ ടൈപ്പ്-സേഫ്, കംപൈൽ-ടൈം ഡബിൾ ഡിസ്പാച്ച് മെക്കാനിസം.

ഒരു വിസിറ്റർ ഇപ്പോൾ വേരിയൻ്റിലെ ഓരോ ടൈപ്പിനും ഓവർലോഡ് ചെയ്ത `operator()` ഉള്ള ഒരു സ്ട്രക്റ്റ് മാത്രമാണ്.

ഇത് എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് കാണാൻ നമുക്കൊരു ലളിതമായ പ്രെറ്റി-പ്രിൻ്റർ വിസിറ്റർ ഉണ്ടാക്കാം.

ഫയൽ: `PrettyPrinter.h`

#include "Nodes.h" #include <string> #include <iostream> struct PrettyPrinter {     // NumberNode-നുള്ള ഓവർലോഡ്     void operator()(const NumberNode& node) const {         std::cout << node.value;     }     // UnaryOpNode-നുള്ള ഓവർലോഡ്     void operator()(const UnaryOpNode& node) const {         std::cout << "(-";         std::visit(*this, node.operand->var); // റിക്കേഴ്സീവ് വിസിറ്റ്         std::cout << ")";     }     // BinaryOpNode-നുള്ള ഓവർലോഡ്     void operator()(const BinaryOpNode& node) const {         std::cout << "(";         std::visit(*this, node.left->var); // റിക്കേഴ്സീവ് വിസിറ്റ്         switch (node.op) {             case BinaryOpNode::Operator::Add: std::cout << " + "; break;             case BinaryOpNode::Operator::Subtract: std::cout << " - "; break;             case BinaryOpNode::Operator::Multiply: std::cout << " * "; break;             case BinaryOpNode::Operator::Divide: std::cout << " / "; break;         }         std::visit(*this, node.right->var); // റിക്കേഴ്സീവ് വിസിറ്റ്         std::cout << ")";     } };

ഇവിടെ എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് ശ്രദ്ധിക്കുക. ട്രാവേഴ്സൽ ലോജിക്കും (ചിൽഡ്രനെ സന്ദർശിക്കുന്നത്) ഓപ്പറേഷണൽ ലോജിക്കും (ബ്രാക്കറ്റുകളും ഓപ്പറേറ്ററുകളും പ്രിൻ്റ് ചെയ്യുന്നത്) `PrettyPrinter`-നുള്ളിൽ ഒരുമിച്ചു ചേർത്തിരിക്കുന്നു. ഇത് പ്രവർത്തനക്ഷമമാണ്, പക്ഷേ നമുക്ക് ഇതിലും മികച്ചത് ചെയ്യാൻ കഴിയും. നമുക്ക് എന്ത് എന്നതിനെ എങ്ങനെ എന്നതിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കാം.

ഘട്ടം 3: പ്രധാന താരം - ജനറിക് ട്രീ ട്രാവേഴ്സൽ വിസിറ്റർ

ഇപ്പോൾ, നമ്മൾ പ്രധാന ആശയം അവതരിപ്പിക്കുന്നു: ട്രാവേഴ്സൽ സ്ട്രാറ്റജി ഉൾക്കൊള്ളുന്ന, പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു `TreeWalker`. ഈ `TreeWalker` സ്വയം ഒരു വിസിറ്റർ ആയിരിക്കും, പക്ഷേ അതിൻ്റെ ഒരേയൊരു ജോലി ട്രീയിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുക എന്നതാണ്. ട്രാവേഴ്സലിനിടെ പ്രത്യേക സമയങ്ങളിൽ എക്സിക്യൂട്ട് ചെയ്യുന്ന മറ്റ് ഫംഗ്ഷനുകൾ (ലാംഡകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഫംഗ്ഷൻ ഒബ്ജക്റ്റുകൾ) ഇത് എടുക്കും.

നമുക്ക് വ്യത്യസ്ത സ്ട്രാറ്റജികളെ പിന്തുണയ്ക്കാൻ കഴിയും, എന്നാൽ സാധാരണവും ശക്തവുമായ ഒന്ന് "പ്രീ-വിസിറ്റ്" (ചിൽഡ്രനെ സന്ദർശിക്കുന്നതിന് മുമ്പ്), "പോസ്റ്റ്-വിസിറ്റ്" (ചിൽഡ്രനെ സന്ദർശിച്ചതിന് ശേഷം) എന്നിവയ്ക്കായി ഹുക്കുകൾ നൽകുക എന്നതാണ്. ഇത് പ്രീ-ഓർഡർ, പോസ്റ്റ്-ഓർഡർ ട്രാവേഴ്സൽ പ്രവർത്തനങ്ങളുമായി നേരിട്ട് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

ഫയൽ: `TreeWalker.h`

#include "Nodes.h" #include <functional> template <typename PreVisitAction, typename PostVisitAction> struct TreeWalker {     PreVisitAction pre_visit;     PostVisitAction post_visit;     // ചിൽഡ്രൻ ഇല്ലാത്ത നോഡുകൾക്കുള്ള അടിസ്ഥാന കേസ് (ടെർമിനലുകൾ)     void operator()(const NumberNode& node) {         pre_visit(node);         post_visit(node);     }     // ഒരു ചൈൽഡ് ഉള്ള നോഡുകൾക്കുള്ള കേസ്     void operator()(const UnaryOpNode& node) {         pre_visit(node);         std::visit(*this, node.operand->var); // റിക്കേഴ്സ് ചെയ്യുക         post_visit(node);     }     // രണ്ട് ചിൽഡ്രൻ ഉള്ള നോഡുകൾക്കുള്ള കേസ്     void operator()(const BinaryOpNode& node) {         pre_visit(node);         std::visit(*this, node.left->var); // ഇടത് റിക്കേഴ്സ് ചെയ്യുക         std::visit(*this, node.right->var); // വലത് റിക്കേഴ്സ് ചെയ്യുക         post_visit(node);     } }; // വാക്കർ ഉണ്ടാക്കുന്നത് എളുപ്പമാക്കാനുള്ള ഹെൽപ്പർ ഫംഗ്ഷൻ template <typename Pre, typename Post> auto make_tree_walker(Pre pre, Post post) {     return TreeWalker<Pre, Post>{pre, post}; }

ഈ `TreeWalker` വേർതിരിക്കലിൻ്റെ ഒരു മികച്ച ഉദാഹരണമാണ്. ഇതിന് പ്രിൻ്റിംഗ്, ഇവാലുവേഷൻ, അല്ലെങ്കിൽ ടൈപ്പ്-ചെക്കിംഗ് എന്നിവയെക്കുറിച്ച് ഒന്നും അറിയില്ല. ഇതിൻ്റെ ഒരേയൊരു ലക്ഷ്യം ട്രീയുടെ ഡെപ്ത്-ഫസ്റ്റ് ട്രാവേഴ്സൽ നടത്തുകയും നൽകിയിട്ടുള്ള ഹുക്കുകളെ വിളിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്. `pre_visit` പ്രവർത്തനം പ്രീ-ഓർഡറിലും `post_visit` പ്രവർത്തനം പോസ്റ്റ്-ഓർഡറിലും എക്സിക്യൂട്ട് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഏത് ലാംഡയാണ് നടപ്പിലാക്കേണ്ടതെന്ന് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിലൂടെ, ഉപയോക്താവിന് ഏത് തരത്തിലുള്ള പ്രവർത്തനവും ചെയ്യാൻ കഴിയും.

ഘട്ടം 4: ശക്തവും വേർതിരിക്കപ്പെട്ടതുമായ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്കായി `TreeWalker` ഉപയോഗിക്കുന്നു

ഇനി, നമ്മുടെ `PrettyPrinter`-നെ റീഫാക്ടർ ചെയ്യുകയും നമ്മുടെ പുതിയ ജനറിക് `TreeWalker` ഉപയോഗിച്ച് ഒരു `EvaluationVisitor` സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യാം. ഓപ്പറേഷണൽ ലോജിക് ഇപ്പോൾ ലളിതമായ ലാംഡകളായി പ്രകടിപ്പിക്കും.

ലാംഡ കോളുകൾക്കിടയിൽ സ്റ്റേറ്റ് (ഇവാലുവേഷൻ സ്റ്റാക്ക് പോലെ) കൈമാറാൻ, നമുക്ക് വേരിയബിളുകളെ റഫറൻസ് വഴി ക്യാപ്‌ചർ ചെയ്യാം.

ഫയൽ: `main.cpp`

#include "Nodes.h" #include "TreeWalker.h" #include <iostream> #include <string> #include <vector> // ഏത് നോഡ് ടൈപ്പും കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ജനറിക് ലാംഡ ഉണ്ടാക്കുന്നതിനുള്ള ഹെൽപ്പർ template<class... Ts> struct Overloaded : Ts... { using Ts::operator()...; }; template<class... Ts> Overloaded(Ts...) -> Overloaded<Ts...>; int main() {     // (5 + (10 * 2)) എന്ന എക്സ്പ്രഷനായി ഒരു ട്രീ ഉണ്ടാക്കാം     auto num5 = std::make_unique<Node>(Node{NumberNode{5.0}});     auto num10 = std::make_unique<Node>(Node{NumberNode{10.0}});     auto num2 = std::make_unique<Node>(Node{NumberNode{2.0}});     auto mult = std::make_unique<Node>(Node{BinaryOpNode{         BinaryOpNode::Operator::Multiply, std::move(num10), std::move(num2)     }});     auto root = std::make_unique<Node>(Node{BinaryOpNode{         BinaryOpNode::Operator::Add, std::move(num5), std::move(mult)     }});     std::cout << "--- പ്രെറ്റി പ്രിൻ്റിംഗ് പ്രവർത്തനം ---\n";     auto printer_pre_visit = Overloaded {         [](const NumberNode& node) { std::cout << node.value; },         [](const UnaryOpNode&) { std::cout << "(-"; },         [](const BinaryOpNode&) { std::cout << "("; }     };     auto printer_post_visit = Overloaded {         [](const NumberNode&) {}, // ഒന്നും ചെയ്യരുത്         [](const UnaryOpNode&) { std::cout << ")"; },         [](const BinaryOpNode& node) {             switch (node.op) {                 case BinaryOpNode::Operator::Add: std::cout << " + "; break;                 case BinaryOpNode::Operator::Subtract: std::cout << " - "; break;                 case BinaryOpNode::Operator::Multiply: std::cout << " * "; break;                 case BinaryOpNode::Operator::Divide: std::cout << " / "; break;             }         }     }; // പ്രീ, പോസ്റ്റ് എന്നിവയ്ക്കിടയിൽ ചിൽഡ്രനെ സന്ദർശിക്കുന്നതിനാൽ ഇത് പ്രവർത്തിക്കില്ല. // ഒരു ഇൻ-ഓർഡർ പ്രിൻ്റിനായി വാക്കറിനെ കൂടുതൽ ഫ്ലെക്സിബിൾ ആക്കാം. // പ്രെറ്റി പ്രിൻ്റിംഗിന് ഒരു "ഇൻ-വിസിറ്റ്" ഹുക്ക് ഉണ്ടാകുന്നതാണ് നല്ലത്. // ലളിതമാക്കാൻ, പ്രിൻ്റിംഗ് ലോജിക് അല്പം പുനഃക്രമീകരിക്കാം. // അല്ലെങ്കിൽ, ഒരു പ്രത്യേക PrintWalker ഉണ്ടാക്കാം. ഇപ്പോൾ പ്രീ/പോസ്റ്റിൽ ഉറച്ചുനിൽക്കുകയും ഇവാലുവേഷൻ കാണിക്കുകയും ചെയ്യാം, അത് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്.     std::cout << "\n--- ഇവാലുവേഷൻ പ്രവർത്തനം ---\n";     std::vector<double> eval_stack;     auto eval_pre_visit = [](const auto&){}; // പ്രീ-വിസിറ്റിൽ ഒന്നും ചെയ്യരുത്     auto eval_post_visit = Overloaded {         [&](const NumberNode& node) {             eval_stack.push_back(node.value);         },         [&](const UnaryOpNode& node) {             double operand = eval_stack.back(); eval_stack.pop_back();             eval_stack.push_back(-operand);         },         [&](const BinaryOpNode& node) {             double right = eval_stack.back(); eval_stack.pop_back();             double left = eval_stack.back(); eval_stack.pop_back();             switch(node.op) {                 case BinaryOpNode::Operator::Add: eval_stack.push_back(left + right); break;                 case BinaryOpNode::Operator::Subtract: eval_stack.push_back(left - right); break;                 case BinaryOpNode::Operator::Multiply: eval_stack.push_back(left * right); break;                 case BinaryOpNode::Operator::Divide: eval_stack.push_back(left / right); break;             }         }     };     auto evaluator = make_tree_walker(eval_pre_visit, eval_post_visit);     std::visit(evaluator, root->var);     std::cout << "ഇവാലുവേഷൻ ഫലം: " << eval_stack.back() << std::endl;     return 0; }

ഇവാലുവേഷൻ ലോജിക് നോക്കൂ. ഇത് പോസ്റ്റ്-ഓർഡർ ട്രാവേഴ്സലിന് തികച്ചും അനുയോജ്യമാണ്. അതിൻ്റെ ചിൽഡ്രൻ്റെ മൂല്യങ്ങൾ കണക്കാക്കി സ്റ്റാക്കിലേക്ക് പുഷ് ചെയ്തതിനു ശേഷം മാത്രമേ നമ്മൾ ഒരു പ്രവർത്തനം നടത്തുന്നുള്ളൂ. `eval_post_visit` ലാംഡ `eval_stack`-നെ ക്യാപ്‌ചർ ചെയ്യുകയും ഇവാലുവേഷനുള്ള എല്ലാ ലോജിക്കും ഉൾക്കൊള്ളുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ലോജിക് നോഡ് നിർവചനങ്ങളിൽ നിന്നും `TreeWalker`-ൽ നിന്നും പൂർണ്ണമായും വേറിട്ടതാണ്. നമ്മൾ ആശങ്കകളുടെ മനോഹരമായ ഒരു ത്രിതല വേർതിരിവ് നേടിയിരിക്കുന്നു: ഡാറ്റാ ഘടന (നോഡുകൾ), ട്രാവേഴ്സൽ അൽഗോരിതം (`TreeWalker`), ഓപ്പറേഷൻ ലോജിക് (ലാംഡകൾ).

ജനറിക് വിസിറ്റർ സമീപനത്തിൻ്റെ പ്രയോജനങ്ങൾ

ഈ നിർവഹണ രീതി വലിയ തോതിലുള്ളതും ദീർഘകാലം നിലനിൽക്കുന്നതുമായ സോഫ്റ്റ്‌വെയർ പ്രോജക്റ്റുകളിൽ കാര്യമായ നേട്ടങ്ങൾ നൽകുന്നു.

അതുല്യമായ ഫ്ലെക്സിബിലിറ്റിയും വിപുലീകരണക്ഷമതയും

ഇതാണ് പ്രധാന പ്രയോജനം. ഒരു പുതിയ പ്രവർത്തനം ചേർക്കുന്നത് നിസ്സാരമാണ്. നിങ്ങൾ ഒരു പുതിയ സെറ്റ് ലാംഡകൾ എഴുതി അവയെ `TreeWalker`-ലേക്ക് കൈമാറിയാൽ മതി. നിങ്ങൾ നിലവിലുള്ള ഒരു കോഡിലും മാറ്റം വരുത്തുന്നില്ല. ഇത് ഓപ്പൺ/ക്ലോസ്ഡ് പ്രിൻസിപ്പിളിന് തികച്ചും അനുസരണമാണ്. ഒരു പുതിയ നോഡ് ടൈപ്പ് ചേർക്കുന്നതിന് സ്ട്രക്റ്റ് ചേർക്കുകയും `std::variant` അലിയാസ് അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്യുകയും വേണം—ഒരൊറ്റ, പ്രാദേശികമായ മാറ്റം—എന്നിട്ട് അത് കൈകാര്യം ചെയ്യേണ്ട വിസിറ്ററുകളെ അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്യുക. ഏത് വിസിറ്ററുകൾക്കാണ് (ഓവർലോഡ് ചെയ്ത ലാംഡകൾ) ഇപ്പോൾ ഒരു ഓവർലോഡ് ഇല്ലാത്തതെന്ന് കംപൈലർ സഹായകമായി നിങ്ങളോട് പറയും.

ഉത്തരവാദിത്തങ്ങളുടെ മികച്ച വേർതിരിവ്

നമ്മൾ മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ഉത്തരവാദിത്തങ്ങളെ വേർതിരിച്ചിരിക്കുന്നു:

• ഡാറ്റാ പ്രതിനിധാനം: `Node` സ്ട്രക്റ്റുകൾ ലളിതവും നിഷ്ക്രിയവുമായ ഡാറ്റാ കണ്ടെയ്നറുകളാണ്.
• ട്രാവേഴ്സൽ മെക്കാനിക്സ്: `TreeWalker` ക്ലാസ് മാത്രമാണ് ട്രീ ഘടനയിലൂടെ എങ്ങനെ സഞ്ചരിക്കണമെന്നതിൻ്റെ ലോജിക്കിൻ്റെ ഉടമ. സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ മറ്റ് ഭാഗങ്ങളിൽ മാറ്റം വരുത്താതെ നിങ്ങൾക്ക് എളുപ്പത്തിൽ ഒരു `InOrderTreeWalker` അല്ലെങ്കിൽ `BreadthFirstTreeWalker` ഉണ്ടാക്കാം.
• ഓപ്പറേഷണൽ ലോജിക്: വാക്കറിലേക്ക് കൈമാറുന്ന ലാംഡകൾ ഒരു നിശ്ചിത ടാസ്ക്കിനുള്ള (ഇവാലുവേറ്റിംഗ്, പ്രിൻ്റിംഗ്, ടൈപ്പ് ചെക്കിംഗ് മുതലായവ) നിർദ്ദിഷ്ട ബിസിനസ്സ് ലോജിക് ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.

ഈ വേർതിരിവ് കോഡ് മനസ്സിലാക്കാനും ടെസ്റ്റ് ചെയ്യാനും പരിപാലിക്കാനും എളുപ്പമാക്കുന്നു. ഓരോ ഘടകത്തിനും ഒരൊറ്റ, വ്യക്തമായി നിർവചിക്കപ്പെട്ട ഉത്തരവാദിത്തമുണ്ട്.

മെച്ചപ്പെട്ട പുനരുപയോഗക്ഷമത

`TreeWalker` അനന്തമായി പുനരുപയോഗിക്കാവുന്നതാണ്. ട്രാവേഴ്സൽ ലോജിക് ഒരിക്കൽ എഴുതുകയും അത് പരിധിയില്ലാത്ത പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്യാം. ഇത് കോഡ് ഡ്യൂപ്ലിക്കേഷനും ഓരോ പുതിയ വിസിറ്ററിലും ട്രാവേഴ്സൽ ലോജിക് വീണ്ടും നടപ്പിലാക്കുന്നതിൽ നിന്ന് ഉണ്ടാകാവുന്ന ബഗുകളുടെ സാധ്യതയും കുറയ്ക്കുന്നു.

സംക്ഷിപ്തവും പ്രകടവുമായ കോഡ്

ആധുനിക സി++ ഫീച്ചറുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, ഫലമായുണ്ടാകുന്ന കോഡ് ക്ലാസിക് വിസിറ്റർ നിർവഹണങ്ങളേക്കാൾ പലപ്പോഴും കൂടുതൽ സംക്ഷിപ്തമാണ്. ലാംഡകൾ ഓപ്പറേഷണൽ ലോജിക് ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്ഥലത്ത് തന്നെ നിർവചിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് ലളിതവും പ്രാദേശികവുമായ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് വായനാക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തും. ഒരു കൂട്ടം ലാംഡകളിൽ നിന്ന് വിസിറ്റർമാരെ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള `Overloaded` ഹെൽപ്പർ സ്ട്രക്റ്റ്, വിസിറ്റർ നിർവചനങ്ങൾ വൃത്തിയായി സൂക്ഷിക്കുന്ന ഒരു സാധാരണവും ശക്തവുമായ രീതിയാണ്.

സാധ്യമായ വിട്ടുവീഴ്ചകളും പരിഗണനകളും

ഒരു പാറ്റേണും എല്ലാ പ്രശ്നങ്ങൾക്കുമുള്ള ഒറ്റമൂലിയല്ല. ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന വിട്ടുവീഴ്ചകൾ മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്.

പ്രാരംഭ സജ്ജീകരണത്തിൻ്റെ സങ്കീർണ്ണത

`std::variant`, ജനറിക് `TreeWalker` എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് `Node` ഘടനയുടെ പ്രാരംഭ സജ്ജീകരണം ഒരു സാധാരണ റിക്കേഴ്സീവ് ഫംഗ്ഷൻ കോളിനേക്കാൾ സങ്കീർണ്ണമായി തോന്നാം. ഈ പാറ്റേൺ ഏറ്റവും കൂടുതൽ പ്രയോജനം നൽകുന്നത് ട്രീ ഘടന സ്ഥിരമായിരിക്കുകയും എന്നാൽ പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ എണ്ണം കാലക്രമേണ വർദ്ധിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന സിസ്റ്റങ്ങളിലാണ്. വളരെ ലളിതമായ, ഒറ്റത്തവണയുള്ള ട്രീ പ്രോസസ്സിംഗ് ജോലികൾക്ക് ഇത് അമിതമാകാം.

പ്രകടനം

`std::visit` ഉപയോഗിച്ച് സി++-ൽ ഈ പാറ്റേണിൻ്റെ പ്രകടനം മികച്ചതാണ്. `std::visit` സാധാരണയായി കംപൈലറുകൾ ഒരു ഹൈലി ഒപ്റ്റിമൈസ്ഡ് ജമ്പ് ടേബിൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് നടപ്പിലാക്കുന്നത്, ഇത് ഡിസ്പാച്ച് വളരെ വേഗത്തിലാക്കുന്നു—പലപ്പോഴും വെർച്വൽ ഫംഗ്ഷൻ കോളുകളേക്കാൾ വേഗത്തിൽ. സമാനമായ ജനറിക് സ്വഭാവം നേടുന്നതിന് റിഫ്ലക്ഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ഡിക്ഷണറി അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ടൈപ്പ് ലുക്കപ്പുകളെ ആശ്രയിക്കുന്ന മറ്റ് ഭാഷകളിൽ, ക്ലാസിക്, സ്റ്റാറ്റിക്കലി-ഡിസ്പാച്ച്ഡ് വിസിറ്ററുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ പ്രകടമായ ഒരു പ്രകടന ഓവർഹെഡ് ഉണ്ടാകാം.

ഭാഷാ ആശ്രിതത്വം

ഈ നിർദ്ദിഷ്ട നിർവഹണത്തിൻ്റെ ഭംഗിയും കാര്യക്ഷമതയും സി++17 ഫീച്ചറുകളെ വളരെയധികം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. തത്വങ്ങൾ കൈമാറ്റം ചെയ്യാവുന്നതാണെങ്കിലും, മറ്റ് ഭാഷകളിലെ നിർവഹണ വിശദാംശങ്ങൾ വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, ജാവയിൽ, ആധുനിക പതിപ്പുകളിൽ ഒരു സീൽഡ് ഇൻ്റർഫേസും പാറ്റേൺ മാച്ചിംഗും ഉപയോഗിക്കാം, അല്ലെങ്കിൽ പഴയ പതിപ്പുകളിൽ കൂടുതൽ വാചാലമായ മാപ്പ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഡിസ്പാച്ചർ ഉപയോഗിക്കാം.

യഥാർത്ഥ ലോകത്തിലെ പ്രയോഗങ്ങളും ഉപയോഗ സാഹചര്യങ്ങളും

ട്രീ ട്രാവേഴ്സലിനായുള്ള ജനറിക് വിസിറ്റർ പാറ്റേൺ ഒരു അക്കാദമിക് വ്യായാമം മാത്രമല്ല; ഇത് പല സങ്കീർണ്ണ സോഫ്റ്റ്‌വെയർ സിസ്റ്റങ്ങളുടെയും നട്ടെല്ലാണ്.

• കംപൈലറുകളും ഇൻ്റർപ്രെറ്ററുകളും: ഇതാണ് ഇതിൻ്റെ ഏറ്റവും മികച്ച ഉപയോഗ ഉദാഹരണം. ഒരു അബ്സ്ട്രാക്റ്റ് സിന്റാക്സ് ട്രീ (AST) പലതവണ വ്യത്യസ്ത "വിസിറ്റർമാർ" അല്ലെങ്കിൽ "പാസുകൾ" വഴി ട്രാവേഴ്സ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഒരു സെമാൻ്റിക് അനാലിസിസ് പാസ് ടൈപ്പ് പിശകുകൾക്കായി പരിശോധിക്കുന്നു, ഒരു ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ പാസ് ട്രീയെ കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമാക്കാൻ മാറ്റിയെഴുതുന്നു, ഒരു കോഡ് ജനറേഷൻ പാസ് അന്തിമ ട്രീയെ മെഷീൻ കോഡോ ബൈറ്റ്കോഡോ പുറപ്പെടുവിക്കാൻ ട്രാവേഴ്സ് ചെയ്യുന്നു. ഓരോ പാസും ഒരേ ഡാറ്റാ ഘടനയിലെ വ്യത്യസ്ത പ്രവർത്തനമാണ്.
• സ്റ്റാറ്റിക് അനാലിസിസ് ടൂളുകൾ: ലിൻ്ററുകൾ, കോഡ് ഫോർമാറ്ററുകൾ, സെക്യൂരിറ്റി സ്കാനറുകൾ തുടങ്ങിയ ടൂളുകൾ കോഡിനെ ഒരു AST-ലേക്ക് പാഴ്സ് ചെയ്യുകയും തുടർന്ന് പാറ്റേണുകൾ കണ്ടെത്താനും സ്റ്റൈൽ നിയമങ്ങൾ നടപ്പിലാക്കാനും അല്ലെങ്കിൽ സാധ്യമായ കേടുപാടുകൾ കണ്ടെത്താനും അതിൽ വിവിധ വിസിറ്റർമാരെ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നു.
• ഡോക്യുമെൻ്റ് പ്രോസസ്സിംഗ് (DOM): നിങ്ങൾ ഒരു XML അല്ലെങ്കിൽ HTML ഡോക്യുമെൻ്റ് കൈകാര്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, നിങ്ങൾ ഒരു ട്രീയുമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. എല്ലാ ലിങ്കുകളും എക്‌സ്‌ട്രാക്റ്റുചെയ്യാനോ, എല്ലാ ചിത്രങ്ങളും രൂപാന്തരപ്പെടുത്താനോ, അല്ലെങ്കിൽ ഡോക്യുമെൻ്റ് മറ്റൊരു ഫോർമാറ്റിലേക്ക് സീരിയലൈസ് ചെയ്യാനോ ഒരു ജനറിക് വിസിറ്റർ ഉപയോഗിക്കാം.
• യുഐ ഫ്രെയിംവർക്കുകൾ: ആധുനിക യുഐ ഫ്രെയിംവർക്കുകൾ യൂസർ ഇൻ്റർഫേസിനെ ഒരു കമ്പോണൻ്റ് ട്രീയായി പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. റെൻഡറിംഗ്, സ്റ്റേറ്റ് അപ്‌ഡേറ്റുകൾ പ്രചരിപ്പിക്കൽ (React-ൻ്റെ റീകൺസിലിയേഷൻ അൽഗോരിതത്തിലെ പോലെ), അല്ലെങ്കിൽ ഇവൻ്റുകൾ ഡിസ്പാച്ച് ചെയ്യൽ എന്നിവയ്ക്ക് ഈ ട്രീയിലൂടെ സഞ്ചരിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.
• 3D ഗ്രാഫിക്സിലെ സീൻ ഗ്രാഫുകൾ: ഒരു 3D സീൻ പലപ്പോഴും ഒബ്ജക്റ്റുകളുടെ ഒരു ശ്രേണിയായാണ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്. ട്രാൻസ്ഫോർമേഷനുകൾ പ്രയോഗിക്കുന്നതിനും, ഫിസിക്സ് സിമുലേഷനുകൾ നടത്തുന്നതിനും, റെൻഡറിംഗ് പൈപ്പ്ലൈനിലേക്ക് ഒബ്ജക്റ്റുകൾ സമർപ്പിക്കുന്നതിനും ഒരു ട്രാവേഴ്സൽ ആവശ്യമാണ്. ഒരു ജനറിക് വാക്കറിന് ഒരു റെൻഡറിംഗ് ഓപ്പറേഷൻ പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും, തുടർന്ന് ഒരു ഫിസിക്സ് അപ്ഡേറ്റ് ഓപ്പറേഷൻ പ്രയോഗിക്കാൻ പുനരുപയോഗിക്കാം.

ഉപസംഹാരം: ഒരു പുതിയ തലത്തിലുള്ള അബ്സ്ട്രാക്ഷൻ

ജനറിക് വിസിറ്റർ പാറ്റേൺ, പ്രത്യേകിച്ചും ഒരു സമർപ്പിത `TreeWalker` ഉപയോഗിച്ച് നടപ്പിലാക്കുമ്പോൾ, സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ഡിസൈനിലെ ശക്തമായ ഒരു പരിണാമത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഇത് വിസിറ്റർ പാറ്റേണിൻ്റെ യഥാർത്ഥ വാഗ്ദാനമായ—ഡാറ്റയുടെയും പ്രവർത്തനങ്ങളുടെയും വേർതിരിവ്—എടുക്കുകയും ട്രാവേഴ്സലിൻ്റെ സങ്കീർണ്ണമായ ലോജിക്കിനെ വേർതിരിക്കുന്നതിലൂടെ അതിനെ ഉയർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

പ്രശ്നത്തെ മൂന്ന് വ്യത്യസ്തവും ഓർത്തോഗണലുമായ ഘടകങ്ങളായി—ഡാറ്റ, ട്രാവേഴ്സൽ, ഓപ്പറേഷൻ—വിഭജിക്കുന്നതിലൂടെ, നമ്മൾ കൂടുതൽ മോഡുലാർ, പരിപാലിക്കാൻ എളുപ്പമുള്ളതും, കരുത്തുറ്റതുമായ സിസ്റ്റങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നു. കോർ ഡാറ്റാ ഘടനകളിലോ ട്രാവേഴ്സൽ കോഡിലോ മാറ്റം വരുത്താതെ പുതിയ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ചേർക്കാനുള്ള കഴിവ് സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ആർക്കിടെക്ചറിന് ഒരു വലിയ വിജയമാണ്. `TreeWalker` ഡസൻ കണക്കിന് ഫീച്ചറുകൾക്ക് ശക്തി പകരാൻ കഴിയുന്ന ഒരു പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ആസ്തിയായി മാറുന്നു, ട്രാവേഴ്സൽ ലോജിക് ഉപയോഗിക്കുന്ന എല്ലായിടത്തും സ്ഥിരതയുള്ളതും ശരിയായതുമാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു.

ഇതിന് മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും സജ്ജീകരിക്കുന്നതിനും ഒരു പ്രാരംഭ നിക്ഷേപം ആവശ്യമാണെങ്കിലും, ജനറിക് ട്രീ ട്രാവേഴ്സൽ വിസിറ്റർ പാറ്റേൺ ഒരു പ്രോജക്റ്റിൻ്റെ ജീവിതകാലം മുഴുവൻ പ്രയോജനം നൽകുന്നു. സങ്കീർണ്ണമായ ശ്രേണീകൃത ഡാറ്റയുമായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഏതൊരു ഡെവലപ്പർക്കും, വൃത്തിയുള്ളതും ഫ്ലെക്സിബിളും നിലനിൽക്കുന്നതുമായ കോഡ് എഴുതുന്നതിനുള്ള ഒരു അവശ്യ ഉപകരണമാണിത്.